從超聲波到雷達到相控陣雷達雷達技術(shù)一路升級打怪

發(fā)布日期：2024-10-22 15:40:00　瀏覽次數(shù)：

蝙蝠利用回聲定位在黑暗中導航和捕食，這一神奇的現(xiàn)象啟發(fā)了人類認識到了超聲波，繼而發(fā)明了雷達技術(shù)。作為遠程探測的重要手段，雷達自誕生以來重點運用于軍事。隨著技術(shù)的優(yōu)化以及軍事的需要，相控陣雷達憑借卓越的性能和靈活性脫穎而出。它不僅在軍事領(lǐng)域大放異彩，在民用領(lǐng)域更是潛力無限，尤其是天氣相控陣雷達。

超聲波——雷達——相控陣雷達，技術(shù)一直在迭代升級。

從蝙蝠身上發(fā)現(xiàn)了超聲波

1793年，意大利科學家斯帕拉捷晚上散步，發(fā)現(xiàn)蝙蝠在夜空中飛來飛去，細心的他發(fā)現(xiàn)，這蝙蝠撞不到樹，也撞不到墻，好像有特異功能一般。于是，科學家抓了幾只蝙蝠回去研究。他把蝙蝠關(guān)在籠子里，把他們的眼睛蒙起來，絲毫不影響他們起飛。他接著又把蝙蝠的鼻子堵起來，結(jié)果蝙蝠還是能起飛。最后。他把蝙蝠的耳朵堵住，蝙蝠好像沒有了方向，一會兒撞樹，一會兒撞墻。

斯帕拉捷的實驗證明了蝙蝠靠聽覺辨別方向和障礙物。人類從蝙蝠身上得到的啟發(fā)，發(fā)現(xiàn)了超聲波。

蝙蝠發(fā)的是超聲波，它是一種波動形，在真空環(huán)境中不能形成超聲波，需要借助某種介質(zhì)才可以形成超聲波。雷達發(fā)的是電磁波，它是一種物質(zhì)，可以在空氣中傳播，也可以在真空環(huán)境中傳播。但雷達的發(fā)明則是發(fā)現(xiàn)這個故事之后的100多年。

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雷達應(yīng)用于軍事

一戰(zhàn)期間，雷達雛形出現(xiàn)，它像聽診器一樣，利用巨型的喇叭，監(jiān)聽遠處飛機飛行時發(fā)出的噪聲和震動。這也是人類最初的“高科技”防空探測設(shè)備是防空聽音器。當它發(fā)現(xiàn)有敵機飛臨，操縱人員便開始調(diào)整方向，面向敵機，確定敵機的飛行方向，并引導戰(zhàn)斗機和高炮攔截。

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當時雷達只能以固定的轉(zhuǎn)動方式對固定范圍進行掃描，隨著人類的武器、裝備越來越先進，可以躲避普通雷達的掃描。需要反應(yīng)速度更快的雷達參與工作，相控陣雷達應(yīng)運而生。

相控陣雷達

相控陣雷達又叫電子掃描陣列雷達，是通過改變天線表面陣列所發(fā)出波束的合成方式，來改變波束掃描方向的雷達。它比傳統(tǒng)雷達掃描的效率和速度更快，對目標訊號測量的精確度更高。

有人很生動地把傳統(tǒng)雷達比作一個LED燈射向天空，把相控陣雷達認為是一整塊裝滿LED燈的面板同時射向天空。可見其速度之快，掃描更是360°無死角全方位掃射。

當高速飛機、導彈和人造地球衛(wèi)星出現(xiàn)了，相控陣雷達憑借更高的探測能力、更大的覆蓋空域、更高的數(shù)據(jù)率和適應(yīng)多目標環(huán)境的能力，出色地完成任務(wù)。

因為它具有以下優(yōu)點：

（1）波束指向靈活，能實現(xiàn)無慣性快速掃描，數(shù)據(jù)率高；

（2）一個雷達可同時形成多個獨立波束，分別實現(xiàn)搜索、識別、跟蹤、制導、無源探測等多種功能；

（3）目標容量大，可在空域內(nèi)同時監(jiān)視、跟蹤數(shù)百個目標；

（4）對復(fù)雜目標環(huán)境的適應(yīng)能力強；

（5）抗干擾性能好。全固態(tài)相控陣雷達的可靠性高，即使少量組件失效仍能正常工作。

如果說普通雷達就像是一只蝙蝠對著天空發(fā)出超聲波發(fā)現(xiàn)天上有物體就會反射回來；相控陣雷達就像是一只擁有蜻蜓復(fù)眼般的蝙蝠，對天空進行網(wǎng)狀式掃描，所有復(fù)眼都能發(fā)射超聲波。

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相控陣雷達可以同時收到很多信息，當計算機對信息進行分辨識別和處理時，需要有足夠強大的系統(tǒng)和精密的算法程序。因此，相控陣雷達需要有強大的電子技術(shù)作為基礎(chǔ)，具備強大的計算機系統(tǒng)。

國相控陣雷達的應(yīng)用

1977年11月22日號7010雷達檢飛成功，標志著我國第一部遠程預(yù)警相控陣雷達研制成功。7010雷達曾經(jīng)多次捕捉并準確預(yù)測世界大國的洲際導彈和衛(wèi)星的相關(guān)數(shù)據(jù)。經(jīng)過幾十年如一日的科研攻關(guān)，中國雷達如今已形成了陸、海、空天四位一體的裝備體系。從軍工走向了民用，尤其是相控陣雷達在氣象上的使用。相控陣雷達利用大量發(fā)射、接收單元排列成天線陣面，通過電磁波干涉原理合成一個的雷達探測主波束，一個天線陣面的探測范圍在90到120°。未來，還可以用AI技術(shù)識別探測目標，跟蹤天氣目標，進行智能預(yù)警預(yù)報，形成全方位、全空域、多目標自動跟蹤分析預(yù)報預(yù)警的“災(zāi)害性天氣監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)”。

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